Текст книги "Аппаратные средства персональных компьютеров"

Области применения процессоров

Такое многообразие процессоров, какое предлагается корпорациями Intel, AMD и многими другими, определяется не только их рекламными амбициями и конкурентной борьбой, как может показаться неискушенному пользователю. Тут, если заглянуть в суть вопроса, дело заключается в том, что современная цивилизация не может отказаться от применения компьютерных технологий, а т. к. невозможно подровнять всех под одну гребенку – делать один универсальный процессор для всех, то потребителям предлагается выбор из нескольких вариантов процессоров в зависимости от сферы применения. И это, заметим, правильно, т. к. нельзя заставлять химика или журналиста, прежде чем он купит компьютер, изучать очень специфичную техдокументацию на процессоры и пр.

В мировой практике принято подразделять процессоры на группы, предназначенные для того или иного применения. Опять-таки обратимся к тому, как позиционирует свои процессоры корпорация Intel. Правда, мы рассмотрим не текущие конфигурации, а предложения корпорации Intel для будущего применения, т. е. то, что станет обыденным через пару лет (хотя все может и измениться). Кроме того, обратите внимание, что производительность определяется не только гигагерцами, о которых так много говорят. Можно даже сказать – если нужна надежная работа, то надо выбирать не самый супергигагерцовый процессор новейшего поколения, а скромную и всесторонне опробованную модель.

• Массовые производительные настольные ПК. Для них главный фактор – цена. В этих конфигурациях рекомендуется использовать процессор Pentium 4 с тактовой частотой от 2 ГГц. Системная шина (линия обмена данными с внешней памятью) должна использовать частоту 400 МГц. Для системных плат предлагаются наборы микросхем (чипсет, см. гл. 4) Intel 845 и 850. Как видите, проблемы кэша и другие специфичные параметры, влияющие на производительность, не оговариваются, как для прочих групп.

• Рабочие станции начального уровня – это рабочие лошадки небольших предприятий, где каждый рубль на счету, и требуется надежная и безупречная работа. Для них также предлагается процессор Pentium 4 с тактовой частотой 2–2,2 ГГц. Но вот уже оговаривается применение кэша 2-го уровня объемом не ниже 256 Кбайт. Для таких конфигураций вполне подойдет набор микросхем Intel 850.

• Рабочие станции среднего уровня – компьютеры, на которых приходится запускать не только стандартные офисные пакеты, а раз так, то уже предлагается процессор Itanium 800 МГц с кэшем объемом 2 Мбайт или процессор Intel Xeon 2–2,2 ГГц. Набор микросхем, соответственно, уже другой – Intel 460 или 860.

• Рабочие станции высшего уровня – компьютеры, на которых, например, нужно работать с профессиональной графикой, обрабатывать большие объемы мультимедийных файлов и пр., что требует значительных ресурсов компьютера. В этом случае рекомендуется процессор Itanium 800 МГц или 1 ГГц, оговаривается кэш 3-го уровня с объемом 3–4 Мбайт, также хорошо подойдет процессор Intel Xeon 2 ГГц. Набор микросхем Intel 860 или другой с расширенными функциями.

• Серверы начального уровня – это компьютеры, которые обычно не стоят на рабочих столах пользователей, т. к. они предназначены для удаленного многопользовательского применения. От таких компьютеров требуется надежная работа в любое время суток, т. е. для них выключение питания или перезагрузка операционной системы – чрезвычайное событие, можно сказать – авария. Хотя, опять-таки, предлагается использовать процессор Intel Xeon с тактовой частотой 2–2,2 ГГц, но вот набор микросхем для них желателен Intel Е7500. Также рекомендовано использование процессора Pentium III с тактовой частотой 1,26 ГГц.

• Серверы среднего уровня – фактически, это предыдущий вариант, но для предприятий с несколькими территориально разнесенными подразделениями. Для них предлагается процессор Intel Xeon с тактовой частотой 1,4 ГГц или выше с кэшем 3-го уровня объемом 512 Кбайт. В качестве другого варианта – процессор Itanium 800 МГц или 1 ГГц с кэшем 2–3 Мбайт, для которого можно использовать набор микросхем Intel 460.

• Серверы высшего уровня – это компьютеры для массового обслуживания большого числа пользователей. Для них предлагается использовать процессор Itanium с тактовой частотой 800 МГц или 1 ГГц с кэшем 3-го уровня объемом 3–4 Мбайт и набор микросхем Intel 460 либо процессор Intel Xeon MP с тактовой частотой 1,4–1,6 ГГц и кэшем 3-го уровня объемом 1 Мбайт.

• Производительные мобильные ПК – это ноутбуки для профессионального использования в бизнесе и науке. Для таких применений требуются процессоры для мобильных систем – Intel Pentium 4-М с тактовой частотой 1,2–1,7 ГГц или Pentium III-M с тактовой частотой 1,2 ГГц. Наборы микросхем должны поддерживать функции энергосбережения, а это Intel 830М/МР и Intel 845MP/MZ.

Конечно, все сказанное выше – это планы корпорации Intel на ближайшее будущее. Но технический прогресс, особенно в области компьютерных технологий, идет так стремительно, что уже через полгода или год все может измениться. Могут появиться новые технологии или какая-то корпорация для победы в конкурентной борьбе обнародует раннее скрытую техническую новинку.

Цены на процессоры Intel

Вероятнее всего, узнав о таком многообразии выпускаемых процессоров, у вас возник вопрос – зачем их так много выпускается. Чтобы понять ситуацию с процессорами корпорации Intel, следует помнить, что Intel регулярно, два раза в год, снижает цены на все типы процессоров. Кроме того, имеется колоссальная разница в цене между дешевыми процессорами, предназначенными для массовых персональных компьютеров, и процессорами для промышленного применения.

В журнале "The Register" (http://www.theregister.co.uk/) в конце 2001 г. были опубликованы цены на процессоры Intel. Ниже приведена эта таблица (табл. 2.3), но отсортированная в другом, более удобном для этой книги порядке. Сравните цены на различные процессоры, и вам будет более понятно, почему сегодня выпускается такое разнообразие их типов.

Таблица 2.3. Цены на процессоры Intel (декабрь 2001 г.)

Возможно, после изучения табл. 2.3 у вас возникнет масса любопытных вопросов. В этом случае надо обратиться к технической документации, доступной на сервере корпорации Intel (http://www.intel.com).

Процессоры корпорации AMD

Говоря образно, корпорация AMD – «злейший» конкурент корпорации Intel. Фактически, на линии фронта сражения между AMD и Intel сегодня и происходят наиболее важные в компьютерном мире события. Нам же, пользователям, от этого достается снижение цен на морально устаревшие изделия, а также внедрение в жизнь фантастических технологий. Поэтому в данном разделе будут освещены отличия процессоров AMD от аналогов, производимых корпорацией Intel.

Сразу надо сказать, при появлении первых моделей процессоров 486, Pentium, Pentium II и III корпорация AMD всегда несколько отставала от Intel, правда, потом довольно быстро находила свою "игру", вводя в процессоры новые команды и интересные особенности архитектуры. Догоняла и перегоняла главного конкурента, но вот только опаздывая на месяц —полгода —год.

Только не следует думать, что корпорация AMD – вечный аутсайдер, многие находки ее инженеров более удачны, чем у конкурентов. Единственное, что "мешало" – это скорость появления новых, еще более производительных процессоров Intel. Да и не надо забывать, что все старые процессоры AMD были рассчитаны на установку на системные платы, которые были разработаны с учетом использования процессоров Intel. Точно так же поступали и другие фирмы, но только корпорация AMD поспевала за стремительным развитием компьютерных технологий, где тон задавала корпорация Intel.

В последнее время, и это очень приятно, наметилась тенденция, что процессоры AMD становятся отдельной линией в семействе х86, или, точнее, линией процессоров, поддерживающих систему команд x86 (не забывайте, что даже процессоры Intel последних поколений лишь умеют быстро работать с командами х86). Так, теперь для новых процессоров AMD нужна своя системная плата, не та, что для процессоров Intel. То есть установить на одну и ту же системную плату "похожие" процессоры, как это было во времена 486 и "первых" Pentium, сейчас уже не удастся.

Прелести и некоторой неопределенности к борьбе компьютерных титанов добавляет проблема – чей процессор лучше. Кстати, задача весьма нетривиальная, т. к. корпорация AMD традиционно использует несколько иную архитектуру процессоров, особенно блоков математического сопроцессора, и в компьютерном мире регулярно возникают споры – как сравнивать производительность процессоров Intel и AMD. Использование в качестве параметра для сравнения тактовой частоты дает слишком большую ошибку, да и для современных процессоров, которые за один такт могут сделать очень много различных операций, не дает верной картины. Кстати, именно этот факт эксплуатирует корпорация AMD, когда применяет для маркировки своих процессоров условную, рассчитанную по "хитрым" правилам, величину PR (Pentium Rating), а не реальную частоту. С одной стороны, это как-то отражает реальную ситуацию, но с другой, вызывает ошибки со стороны неискушенных пользователей, которые покупают "мегагерцы и гигагерцы". Правда, не надо думать, что только процессоры AMD используют в маркировке не реальную частоту, а рассчитанный рейтинг – такой способ применяют и другие фирмы, в том числе и Cyrix.

Серьезно отставая от лидера, корпорация AMD выпустила в 1996 г. сначала процессоры AMD K5-PR75 и AMD K5-PR90, а чуть позднее AMD K5-PR100 и AMD K5-PR133. Как видно, в маркировке процессоров указывалась не реальная частота, на которой работали процессоры.

Буква "К" в названии процессоров AMD – это сокращение от слова "Krypton" (вспомните древнегреческую мифологию), как бы намек на то, что принципы, заложенные в архитектуру этих процессоров, сокрушат монополию Intel.

По техническим характеристикам процессоры были примерно аналогичны первому поколению Pentium. Правда, следует учесть, что хотя архитектура процессоров AMD К5 оказалась более эффективной за счет лучшей работы кэша и использования технических решений, присущих процессорам шестого поколения, но производительность математического сопроцессора оставляла желать лучшего.

Фактически, для пользователей наиболее существенным плюсом в пользу AMD К5 оказалась более низкая цена по сравнению с аналогичными процессорами Intel. Но не все системные платы поддерживали установку этого процессора.

Примечание

Кроме процессоров AMD, вы можете встретить процессоры других фирм. А поскольку многие системные платы не имеют такого многообразия джамперов для настройки, как это было для 486 процессоров, то вполне вероятно, что вам не удастся, например, задействовать умножение тактовой частоты. То есть процессор, несмотря на большие цифры в маркировке, будет работать исключительно на частоте системной шины.

После появления процессоров Pentium ММХ корпорация AMD выпустила процессоры AMD Кб, в которых была заложена поддержка инструкций ММХ. Процессоры выпускались с тактовыми частотами 166, 200, 233 и 266 МГц.

Как и для процессоров AMD К5, новая серия процессоров имела черты процессоров следующего поколения (Pentium Pro) и также проигрывала в производительности математического сопроцессора.

Примечание

Компания Cyrix выпускала аналогичные процессоры – Cyrix 6х86МХ. В отличие от AMD и Intel, математический сопроцессор в Cyrix 6х86МХ работал значительно быстрее.

Дальнейшим развитием процессора AMD Кб стал AMD К6-2, в архитектуру которого был добавлен модуль для обработки инструкций 3DNowL Основным назначением такого нововведения была обработка трехмерной графики, а также аудио– и видеоданных. Но следует заметить, только программы, «знающие» об инструкциях 3DNow! могут полноценно использовать мощь этого процессора.

Фактически, при внедрении технологии 3DNow! корпорация AMD опередила Intel, которая смогла предложить аналогичное решение, введя технологию SSE в процессоры Pentium III.

Технологии SSE и 3D Now!

Технология SSE (Streaming SIMD Extensions) у процессоров Pentium III – это распространение принципа ММХ, обработки с помощью одной команды группы операндов с целыми числами, на инструкции, использующие числа с плавающей точкой. Технология 3DNow! в процессорах К6-2 позволяет делать то же самое, но в меньшем объеме.

Самое приятное, что можно было получить от процессора AMD К6-2, – это то, что при модернизации компьютера с процессором Pentium ММХ, установив вместо него AMD К6-2, можно достичь производительности, которую показывают компьютеры с процессором Pentium II. Конечно, не все системные платы поддерживают процессор AMD К6-2 и не все программы понимают инструкции 3DNow!.

В дальнейшем, уже на кристалле процессора AMD К6-3 расположили кэш второго уровня объемом в 256 Кбайт, работающий на тактовой частоте ядра процессора, сделав аналог Pentium III.

До выхода процессора семейства К7 корпорация AMD развивала идеи Intel, а конкурентную борьбу вела в основном за счет более низких цен на процессоры. Но вот в новом процессоре AMD К7 были, наконец, применены технологии, сих пор не применявшиеся в семействе х86, которые позволяют поднять производительность компьютера не только за счет увеличения тактовой частоты (кстати, как это напоминает ситуацию с последними моделями 486 процессоров).

Первые процессоры седьмого поколения от корпорации AMD получили торговое наименование Athlon. Они устанавливались в картриджи, предназначенные для разъема Slot А.

Вначале процессоры Athlon поддерживали наборы инструкций 3DNow! и ММХ, в дальнейшем к ним добавились инструкции SMP (Symmetric MultiProcessing).

Последовательно были выпущены процессоры с ядром К7, К75 и К76 с частотами от 500 до 1000 МГц и кэшем второго уровня 512 Кбайт, который работал на половинной тактовой частоте ядра. Начиная с тактовой частоты ядра в 900 МГц, кэш второго уровня работал на 1/3 частоты ядра.

Следующий процессор Athlon с ядром Thunderbird был упакован в корпус, предназначенный для установки в Socket A (Socket 462), который был оригинальной собственной разработкой корпорации AMD. Новый процессор имеет встроенный в ядро кэш второго уровня объемом 256 Кбайт, работающий на полной частоте ядра. Выпускались два варианта процессора – с поддержкой шины 200 и 266 МГц (тактовая частота 100 и 133 МГц).

Так как процессоры Athlon уступали по частоте процессорам Pentium 4, то после выхода операционной системы Windows ХР процессоры Athlon получили ядро Palomino и название Athlon ХР (из рекламных соображений), правда, в маркировке стала указываться не реальная частота ядра процессора, а рейтинг относительно аналогичного по производительности Pentium 4.

Процессоры Athlon ХР выпускаются в двух модификациях – с ядром Palomino и Thoroughbred, различающихся лишь использованным технологическим процессом. Для серверных применений предназначен Athlon MP, а для ноутбуков – Athlon 4.

Примечание

У компьютеров с первыми процессорами Athlon имеется неприятная для пользователя особенность, о которой не надо забывать – от перегрева процессор может выйти из строя, повредив даже системную плату (тут, к сожалению, сказалось различие в конструкции тепловой защиты между процессорами Intel и AMD). Для защиты от перегрева в процессорах Athlon используется термодиод, расположенный на кристалле процессора, а управление системой тепловой защиты вынесено на системную плату, но, увы, разработчики ряда системных плат забыли о такой особенности, в итоге, процессор, не имеющий эффективного охлаждения, может довольно эффектно задымить. В табл. 2.4 приведены данные по выделению тепла различными моделями процессоров Athlon. Подробнее об охлаждении процессоров рассказано в гл. 6.

Таблица 2.4. Тактовая частота процессоров AMD Athlon ХР и рассеиваемая ими мощность

Конкурентная борьба между корпорациями Intel и AMD не прекращается ни на один день. Каждая корпорация стремится перещеголять противника не только совершенствуя свою продукцию, но и используя разные красивые названия. Как это хорошо видно со стороны, сейчас у корпораций Intel и AMD наиболее любимой рекламной акцией является объявление о грядущей новинке раньше конкурента хотя бы на час или день. Но мы не будем подсчитывать часы и минуты, т. к. эта книга не о маркетинге, а просто «заглянем» в производственные планы корпорации AMD.

Если корпорация Intel сообщила о процессоре нового поколения Intel Itanium 2, то можно быть уверенным, что аналогичный шаг был сделан и AMD. В данном случае, 24 апреля 2002 года компания AMD объявила о планах выпуска процессоров 8-го поколения для рабочих станций и серверов высшего уровня. Точно так же, как и у конкурентов, этот процессор был ранее известен публике под рабочим названием Hammer (в переводе с англ.  – кувалда). Для продвижения на рынке корпорация AMD присвоила ему торговую марку AMD Opteron.

В процессоре Opteron используется технология HyperTransport, которая представляет собой высокоскоростную, высокопроизводительную связь типа "точка-точка". В первую очередь, эта технология направлена на повышение скорости обмена между чипами в персональном компьютере, что требует введения нового типа шины данных (примерно в 48 раз быстрее).

Не желая терять рынок дешевых персональных компьютеров, корпорация AMD на базе процессоров Athlon и Athlon ХР стала выпускать процессоры Duron, в которых была уменьшена тактовая частота, а кэш второго уровня сокращен до 64 Кбайт. Шина данных работала на тактовой частоте 100 МГц (200 МГц DDR). Для процессоров Duron был оставлен процессорный разъем Socket А, разработанный для процессоров Athlon и Athlon ХР.

Процессоры Duron выпускаются в двух вариантах. Для тактовой частоты от 600 до 950 МГц – с упрощенным ядром Thunderbird, а для частот выше 1 ГГц используется ядро Palomino (процессоры получили название Morgan).

Можно долго говорить о достоинствах и недостатках различных процессоров, но пользователя обычно интересует – а что можно купить в магазине и за какую цену? Ведь искать процессор, уже снятый с производства, явная авантюра – либо попадется бракованный экземпляр, либо подержанный, не стоящий тех денег, которые за него просят.

Ниже, в табл. 2.5 приведен прайс-лист корпорации AMD, который был доступен для всех желающих в начале 2002 г. Но следует заметить, что автор приводит его не для ознакомления с конкретными ценами, а лишь для того, чтобы читатель имел возможность сравнить ценовую и техническую политику двух конкурентов. В будущем, конечно, цены будут меняться, появляться новые процессоры, а старые сниматься с производства, но вряд ли принципы установления соотношения цена/качество будут в ближайшее время кардинально пересмотрены.

Таблица 2.5. Цены на процессоры AMD (апрель 2002 г.)

Рассмотрение данных табл. 2.5 дает возможность понять реальное положение дел с выпуском различных типов процессоров корпорацией AMD, а не довольствоваться информацией из рекламных клипов и статей, которые вы, наверняка, не раз уже видели и читали. Кроме того, любопытна практика применения PR-рейтинга для маркировки процессоров.

Кодовые наименования процессоров

Кодовые наименования различным изделиям присваивают во всех крупных фирмах и во всех странах. Это намного удобнее, чем в служебных разговорах и переписке использовать длинные и неудобоваримые официальные наименования. Иногда внутрифирменные кодовые наименования становятся известны широким слоям пользователей, и, в очень редких случаях, они входят в повседневный обиход.

С кодовыми наименованиями процессоров за последние два-три года произошло невероятное – ими не только стали пользоваться в разговорах, но они вошли в официальные документы и маркировку процессоров. Заметим, что это относится практически ко всем ведущим корпорациям, занимающимся изготовлением процессоров (исключения, конечно, есть). Ниже приводится ряд кодовых наименований процессоров (выбраны наиболее популярные или используемые в различных источниках).

Хочется отметить, что только некоторые из кодовых наименований следует помнить, например для того, чтобы можно было успешно модернизировать свой компьютер, не опасаясь "спалить" процессор или не занимаясь решением проблем совместимости процессора, системной платы и памяти. В большинстве случаев, кроме красивостей и рекламных амбиций, эти наименования полезной информации для конечных пользователей не несут.